Sauerstoff ist das Element mit der Atomnummer 8 und vertreten durch das Symbol O. Sein Name ist auf die griechischen Wurzeln ὀξύς (oxys) ("Säure", wörtlich "scharf" zurückzuführen, sich auf den sauren Geschmack von Säuren beziehend), und-γενής (-genēs) ("Erzeuger", wörtlich "Erzeuger"), weil zur Zeit des Namengebens es irrtümlicherweise gedacht wurde, dass alle Säuren Sauerstoff in ihrer Zusammensetzung verlangt haben. Bei der Standardtemperatur und dem Druck binden zwei Atome des Elements, um dioxygen, ein sehr blaßblaues, geruchloses, geschmackloses diatomic Benzin mit der Formel zu bilden.

Sauerstoff ist ein Mitglied der chalcogen Gruppe auf dem Periodensystem und ist ein hoch reaktives nichtmetallisches Element, das sogleich Zusammensetzungen (namentlich Oxyde) mit fast allen anderen Elementen bildet. Sauerstoff ist ein starkes Oxidieren-Reagenz und hat die zweite höchste Elektronegativität aller Elemente (nur Fluor hat eine höhere Elektronegativität). Durch die Masse ist Sauerstoff das dritte am meisten reichliche Element im Weltall, nach Wasserstoff und Helium und dem reichlichsten Element durch die Masse in der Kruste der Erde, fast Hälfte der Masse der Kruste zusammensetzend. Freier Sauerstoff ist zu chemisch reaktiv, um auf der Erde ohne die photosynthetische Handlung von lebenden Organismen zu erscheinen, die die Energie des Sonnenlichtes verwenden, elementaren Sauerstoff von Wasser zu erzeugen. Elementar hat nur begonnen, in der Atmosphäre nach dem Entwicklungsäußeren dieser Organismen vor ungefähr 2.5 Milliarden Jahren anzuwachsen. Sauerstoff-Benzin von Diatomic setzt 20.8 % des Volumens von Luft ein.

Weil es den grössten Teil der Masse in Wasser umfasst, umfasst Sauerstoff den grössten Teil der Masse von lebenden Organismen (zum Beispiel, ungefähr zwei Drittel der Masse des menschlichen Körpers). Alle Hauptklassen von Strukturmolekülen in lebenden Organismen, wie Proteine, Kohlenhydrate, und Fette, enthalten Sauerstoff, wie die anorganischen Hauptzusammensetzungen tun, die Tierschalen, Zähne und Knochen umfassen. Elementarer Sauerstoff wird durch cyanobacteria, Algen und Werke erzeugt, und wird in der Zellatmung für das ganze komplizierte Leben verwendet. Sauerstoff ist für obligately anaerobic Organismen toxisch, die die dominierende Form des frühen Lebens auf der Erde waren, bis begonnen hat, in der Atmosphäre anzuwachsen. Eine andere Form (allotrope) Sauerstoffes, Ozon , hilft, die Biosphäre vor der Ultraviolettstrahlung mit der Höhenozon-Schicht zu schützen, aber ist ein Schadstoff in der Nähe von der Oberfläche, wo es ein Nebenprodukt des Smogs ist. An noch höheren niedrigen Erdbahn-Höhen ist Atomsauerstoff eine bedeutende Anwesenheit und eine Ursache der Erosion für das Raumfahrzeug.

Sauerstoff wurde von Carl Wilhelm Scheele, in Uppsala, 1773 oder früher, und Joseph Priestley in Wiltshire 1774 unabhängig entdeckt, aber Priestley wird häufig vordringlich behandelt, weil seine Arbeit zuerst veröffentlicht wurde. Der Namensauerstoff wurde 1777 von Antoine Lavoisier, dessen Experimente mit Sauerstoff ins Leben gerufen, der geholfen ist, die dann populäre phlogiston Theorie des Verbrennens und der Korrosion zu bezweifeln. Sauerstoff wird industriell durch die Bruchdestillation von verflüssigter Luft, den Gebrauch von zeolites mit dem Druck-Radfahren erzeugt, um Sauerstoff von Luft, Elektrolyse von Wasser und anderen Mitteln zu konzentrieren. Der Gebrauch von Sauerstoff schließt die Produktion von Stahl, Plastik und Textilwaren ein; Rakete-Treibgas; Sauerstoff-Therapie; und Leben unterstützt im Flugzeug, den Unterseebooten, spaceflight und dem Tauchen.

Eigenschaften

Struktur

Bei der Standardtemperatur und dem Druck ist Sauerstoff ein sehr blaßblaues, geruchloses Benzin mit der molekularen Formel, in der die zwei Sauerstoff-Atome zu einander mit einer Drehungsdrilling-Elektronkonfiguration chemisch verpfändet werden. Dieses Band hat eine Band-Ordnung zwei, und wird häufig in der Beschreibung als eine Doppelbindung oder als eine Kombination eines Zwei-Elektronen-Bandes und zwei Drei-Elektronen-Obligationen vereinfacht.

Drilling-Sauerstoff (um mit dem Ozon, nicht verwirrt zu sein), ist der Boden-Staat des Moleküls. Die Elektronkonfiguration des Moleküls hat zwei allein stehende Elektronen, die zwei besetzen, degenerieren molekularer orbitals. Diese orbitals werden als das Antiabbinden klassifiziert (die Band-Ordnung von drei bis zwei schwächend), so ist das diatomic Sauerstoff-Band schwächer als der diatomic Stickstoff dreifaches Band, in dem alle verpfändenden molekularen orbitals gefüllt werden, aber etwas Antiabbinden orbitals ist nicht.

In der normalen Drilling-Form sind Moleküle paramagnetisch. D. h. sie bilden einen Magnet in Gegenwart von einem magnetischen Feld — wegen der Drehung magnetische Momente der allein stehenden Elektronen im Molekül und die negative Austauschenergie zwischen benachbarten Molekülen. Flüssiger Sauerstoff wird von einem Magnet in einem genügend Ausmaß angezogen, dass, in Labordemonstrationen, eine Brücke von flüssigem Sauerstoff gegen sein eigenes Gewicht zwischen den Polen eines starken Magnets unterstützt werden kann.

Unterhemd-Sauerstoff ist ein Name, der mehreren Arten der höheren Energie von molekularen gegeben ist, in denen alle Elektrondrehungen paarweise angeordnet werden. Es ist viel mehr zu allgemeinen organischen Molekülen reaktiv, als molekularer Sauerstoff per se ist. In der Natur wird Unterhemd-Sauerstoff von Wasser während der Fotosynthese mit der Energie des Sonnenlichtes allgemein gebildet. Es wird auch in der Troposphäre durch den photolysis des Ozons durch das Licht der kurzen Wellenlänge, und durch das Immunsystem als eine Quelle von aktivem Sauerstoff erzeugt. Carotenoids in photosynthetischen Organismen (und vielleicht auch in Tieren) spielen eine Hauptrolle in der fesselnden Energie von Unterhemd-Sauerstoff und dem Umwandeln davon zum unaufgeregten Boden-Staat, bevor es Geweben Schaden zufügen kann.

Allotropes

Der allgemeine allotrope von elementarem Sauerstoff auf der Erde wird dioxygen genannt. Es hat eine Band-Länge von 13:21 Uhr und eine Band-Energie von 498 kJ · mol. Das ist die Form, die durch komplizierte Formen des Lebens wie Tiere in der Zellatmung verwendet wird (sieh Biologische Rolle), und ist die Form, die ein Hauptteil der Atmosphäre der Erde ist (sieh Ereignis). Andere Aspekte werden im Rest dieses Artikels bedeckt.

Trioxygen ist gewöhnlich als Ozon bekannt und ist ein sehr reaktiver allotrope von Sauerstoff, der zum Lungengewebe zerstörend ist. Ozon wird in der oberen Atmosphäre wenn Vereinigungen mit Atomsauerstoff erzeugt, der durch das Aufspalten durch die ultraviolette (UV) Radiation gemacht ist. Da Ozon stark im UV Gebiet des Spektrums, der Ozon-Schicht der oberen Atmosphäre-Funktionen als ein Schutzstrahlenschild für den Planeten absorbiert. In der Nähe von der Oberfläche der Erde, jedoch, ist es ein als ein Nebenprodukt des Kraftfahrzeugauslassventils gebildeter Schadstoff. Das metastable Molekül tetraoxygen wurde 2001 entdeckt und wurde angenommen, in einer der sechs Phasen von festem Sauerstoff zu bestehen. Es wurde 2006 bewiesen, dass diese Phase, die geschaffen ist, indem sie zu 20 GPa unter Druck gesetzt wird, tatsächlich eine rhombohedral Traube ist. Diese Traube hat das Potenzial, um ein viel stärkeres Oxydationsmittel zu sein, entweder als oder als und kann deshalb im Rakete-Brennstoff verwendet werden. Eine metallische Phase wurde 1990 entdeckt, wenn fester Sauerstoff einem Druck von obengenannten 96 GPa unterworfen wird und es 1998 gezeigt wurde, dass bei sehr niedrigen Temperaturen diese Phase das Superleiten wird.

Physikalische Eigenschaften

Sauerstoff ist in Wasser mehr auflösbar, als Stickstoff ist; Wasser enthält etwa 1 Molekül für alle 2 Moleküle, im Vergleich zu einem atmosphärischen Verhältnis ungefähr 1:4. Die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser, ist und über doppelt so viel temperaturabhängig (14.6 Mg · L) löst sich an 0 °C auf als an 20 °C (7.6 Mg · L). An 25 °C und Luft, Süßwasser-enthält ungefähr 6.04 Milliliter (mL) Sauerstoffes pro Liter, wohingegen Meerwasser ungefähr 4.95 mL pro Liter enthält. An 5 °C nimmt die Löslichkeit zu 9.0 mL (um 50 % mehr zu als an 25 °C) pro Liter für Wasser und 7.2 mL (um 45 % mehr) pro Liter für Seewasser.

Sauerstoff verdichtet sich an 90.20 K (182.95 °C, 297.31 °F), und friert an 54.36 K (218.79 °C, 361.82 °F). Sowohl flüssig als auch fest sind klare Substanzen mit einer hellhimmelblauen Farbe, die durch die Absorption im Rot verursacht ist (im Vergleich mit der blauen Farbe des Himmels, der wegen des Zerstreuens von Rayleigh des blauen Lichtes ist). Flüssigkeit der hohen Reinheit wird gewöhnlich durch die Bruchdestillation von verflüssigter Luft erhalten. Flüssiger Sauerstoff kann auch durch die Kondensation aus Luft mit dem flüssigen Stickstoff als ein Kühlmittel erzeugt werden. Es ist eine hoch reaktive Substanz und muss von Zündstoffen getrennt sein.

Isotope und Sternursprung

Natürlich vorkommender Sauerstoff wird aus drei stabilen Isotopen, O, O, und O mit O zusammengesetzt das reichlichste (natürlicher 99.762-%-Überfluss) zu sein.

Der grösste Teil von O wird am Ende des Helium-Fusionsprozesses in massiven Sternen synthetisiert, aber einige werden im Neonbrennen-Prozess gemacht. O wird in erster Linie durch das Brennen von Wasserstoff in Helium während des CNO Zyklus gemacht, es ein allgemeines Isotop im Wasserstoff brennende Zonen von Sternen machend. Der grösste Teil von O wird erzeugt, wenn N (hat reichlich von CNO gemacht, der brennt), Ihn Kern gewinnt, O üblich in den am Helium reichen Zonen von entwickelten, massiven Sternen machend.

Vierzehn Radioisotope sind charakterisiert worden. Die stabilsten sind O mit einer Halbwertzeit von 122.24 Sekunden und O mit einer Halbwertzeit von 70.606 Sekunden. Alle restlichen radioaktiven Isotope haben Halbwertzeiten, die weniger als 27 s sind und die Mehrheit von diesen Halbwertzeiten haben, die weniger als 83 Millisekunden sind. Die allgemeinste Zerfall-Weise der Isotope leichter als O ist β-Zerfall, um Stickstoff und die allgemeinste Weise für die schwereren Isotope nachzugeben, als O Beta-Zerfall ist, um Fluor nachzugeben.

Ereignis

Sauerstoff ist das reichlichste chemische Element, durch die Masse, in unserer Biosphäre, Luft, Meer und Land.

Sauerstoff ist das dritte reichlichste chemische Element im Weltall, nach Wasserstoff und Helium. Ungefähr 0.9 % der Masse der Sonne sind Sauerstoff. Sauerstoff setzt 49.2 % der Kruste der Erde durch die Masse ein und ist der Hauptbestandteil der Ozeane in der Welt (88.8 % durch die Masse). Sauerstoff-Benzin ist der zweite allgemeinste Bestandteil der Atmosphäre der Erde, 20.8 % seines Volumens und 23.1 % seiner Masse (ungefähr 10 Tonnen) aufnehmend. Erde ist unter den Planeten des Sonnensystems ungewöhnlich, indem sie solch eine hohe Konzentration von Sauerstoff-Benzin in seiner Atmosphäre hat: Mars (mit 0.1 % durch das Volumen) und Venus hat viel niedrigere Konzentrationen. Jedoch wird die Umgebung dieser anderen Planeten allein durch die Ultraviolettstrahlung erzeugt, die Sauerstoff enthaltende Moleküle wie Kohlendioxyd zusammenpresst.

Die ungewöhnlich hohe Konzentration von Sauerstoff-Benzin auf der Erde ist das Ergebnis des Sauerstoff-Zyklus. Dieser biogeochemical Zyklus beschreibt die Bewegung von Sauerstoff innerhalb und zwischen seinen drei Hauptreservoiren auf der Erde: die Atmosphäre, die Biosphäre und der lithosphere. Der Hauptfahrfaktor des Sauerstoff-Zyklus ist Fotosynthese, die für die Atmosphäre der modernen Erde verantwortlich ist. Fotosynthese veröffentlicht Sauerstoff in die Atmosphäre, während Atmung und Zerfall es von der Atmosphäre entfernen. Im gegenwärtigen Gleichgewicht kommen Produktion und Verbrauch an derselben Rate grob 1/2000. des kompletten atmosphärischen Sauerstoffes pro Jahr vor.

Freier Sauerstoff kommt auch in der Lösung in den Wasserkörpern in der Welt vor. Die vergrößerte Löslichkeit bei niedrigeren Temperaturen (sieh Physikalische Eigenschaften), hat wichtige Implikationen für das Ozeanleben, weil polare Ozeane eine viel höhere Dichte des Lebens wegen ihres höheren Sauerstoff-Inhalts unterstützen. Beschmutztes Wasser kann Beträge darin reduziert haben, durch das Verfallen von Algen entleert haben, und anderer biomaterials durch einen Prozess hat eutrophication genannt. Wissenschaftler bewerten diesen Aspekt der Wasserqualität, indem sie die biochemische Sauerstoff-Nachfrage von Wasser oder den Betrag von erforderlichen messen, um es zu einer normalen Konzentration wieder herzustellen.

Biologische Rolle

Fotosynthese und Atmung

In der Natur wird freier Sauerstoff durch das Licht-gesteuerte Aufspalten von Wasser während der oxygenic Fotosynthese erzeugt. Gemäß einigen Schätzungen stellen Algen von Green und cyanobacteria in Seeumgebungen ungefähr 70 % des freien auf der Erde erzeugten Sauerstoffes zur Verfügung, und der Rest wird von Landwerken erzeugt. Andere Schätzungen des ozeanischen Beitrags zu atmosphärischem Sauerstoff sind höher, während einige Schätzungen niedriger sind, andeutende Ozeane ~45 % atmosphärischer Sauerstoff der Erde jedes Jahr erzeugen.

Eine vereinfachte gesamte Formel für die Fotosynthese ist:

:: 6 + 6 + Fotonen  + 6 (oder einfach Kohlendioxyd + Wasser + Sonnenlicht  Traubenzucker + dioxygen)

Fotoelektrische Sauerstoff-Evolution kommt in den thylakoid Membranen von photosynthetischen Organismen vor und verlangt die Energie von vier Fotonen. Viele Schritte werden beteiligt, aber das Ergebnis ist die Bildung eines Protonenanstiegs über die thylakoid Membran, die verwendet wird, um ATP über photophosphorylation zu synthetisieren. Das restliche nach der Oxydation des Wassermoleküls wird in die Atmosphäre veröffentlicht.

Molekularer dioxygen ist für die Zellatmung in allen aerobic Organismen notwendig. Sauerstoff wird in mitochondria verwendet, um zu helfen, Adenosin triphosphate (ATP) während oxidative phosphorylation zu erzeugen. Die Reaktion für die aerobic Atmung ist im Wesentlichen die Rückseite der Fotosynthese und wird als vereinfacht:

:: + 6  6 + 6 + 2880 kJ · mol

In Wirbeltieren, verbreitet sich durch Membranen in den Lungen und in rote Blutzellen. Hämoglobin bindet, seine Farbe von bläulich rot bis hellrot ändernd (wird von einem anderen Teil des Hämoglobins durch die Wirkung von Bohr veröffentlicht). Andere Tiere verwenden hemocyanin (Mollusken und ein arthropods) oder hemerythrin (Spinnen und Hummer). Ein Liter des Bluts kann 200 Cm dessen auflösen.

Reaktive Sauerstoff-Arten, wie Superoxydion und Wasserstoffperoxid , sind gefährliche Nebenprodukte des Sauerstoff-Gebrauches in Organismen. Teile des Immunsystems von höheren Organismen schaffen jedoch Peroxyd, Superoxyd und Unterhemd-Sauerstoff, um das Eindringen in Mikroben zu zerstören. Reaktive Sauerstoff-Arten spielen auch eine wichtige Rolle in der überempfindlichen Antwort von Werken gegen den Pathogen-Angriff.

Ein erwachsener Mensch im Rest inhaliert 1.8 zu 2.4 Grammen Sauerstoff pro Minute. Das beläuft sich auf mehr als 6 Milliarden Tonnen Sauerstoff, der von der Menschheit pro Jahr eingeatmet ist.

Inhalt im Körper

Der Sauerstoff-Inhalt im Körper eines lebenden Organismus ist gewöhnlich im Respirationsapparaten am höchsten, und nimmt entlang jedem arteriellen System, peripherischen Geweben und venösem System beziehungsweise ab. Der Sauerstoff-Inhalt in diesem Sinn wird häufig als der teilweise Druck gegeben, der der Druck ist, den Sauerstoff haben würde, wenn es allein das Volumen besetzen würde.

Zunahme in der Atmosphäre

Freies Sauerstoff-Benzin war fast in der Atmosphäre der Erde vor photosynthetischem archaea und entwickelten Bakterien nicht existierend. Freier Sauerstoff ist zuerst in bedeutenden Mengen während der Ewigkeit von Paleoproterozoic (zwischen vor 2.5 und 1.6 Milliarden Jahren) erschienen. Zuerst hat sich der Sauerstoff mit aufgelöstem Eisen in den Ozeanen verbunden, um vereinigte Eisenbildungen zu bilden. Freier Sauerstoff hat zu outgas von den Ozeanen vor 2.7 Milliarden Jahren angefangen, 10 % seines gegenwärtigen Niveaus vor ungefähr 1.7 Milliarden Jahren erreichend.

Die Anwesenheit großer Beträge von aufgelöstem und freiem Sauerstoff in den Ozeanen und der Atmosphäre kann die meisten anaerobic Organismen gesteuert haben, die dann zum Erlöschen während des Großen Oxydationsereignisses (Sauerstoff-Katastrophe) vor ungefähr 2.4 Milliarden Jahren leben. Jedoch ermöglicht das Zellatmungsverwenden aerobic Organismen, viel mehr ATP zu erzeugen als anaerobic Organismen, dem ersteren helfend, die Biosphäre der Erde zu beherrschen. Fotosynthese und Zellatmung von zugelassenen die Evolution von eukaryotic Zellen und schließlich komplizierten Mehrzellorganismen wie Werke und Tiere.

Seit dem Anfang der walisischen Periode vor 540 Millionen Jahren haben Niveaus zwischen 15 % und 30 % durch das Volumen geschwankt. Zum Ende der Kohlehaltigen Periode (vor ungefähr 300 Millionen Jahren) haben atmosphärische Niveaus ein Maximum von 35 % durch das Volumen erreicht, das zur großen Größe von Kerbtieren und Amphibien in dieser Zeit beigetragen haben kann. Menschliche Tätigkeiten, einschließlich des Brennens von 7 Milliarden Tonnen von fossilen Brennstoffen jedes Jahr haben sehr wenig Wirkung auf den Betrag von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre gehabt. An der aktuellen Rate der Fotosynthese würde man ungefähr 2,000 Jahre brauchen, um das komplette in der gegenwärtigen Atmosphäre zu regenerieren.

Geschichte

Frühe Experimente

Eines der ersten bekannten Experimente auf der Beziehung zwischen Verbrennen und Luft wurde durch das 2. Jahrhundert BCE griechischer Schriftsteller auf der Mechanik, Philo aus Byzanz durchgeführt. In seiner Arbeit Pneumatica hat Philo bemerkt, dass das Umkehren eines Behälters über eine brennende Kerze und die Umgebung des Halses des Behälters mit Wasser auf etwas Wasser hinausgelaufen sind, das sich in den Hals erhebt.

Philo hat falsch vermutet, dass Teile der Luft im Behälter ins klassische Element umgewandelt wurden, schießen und sind so im Stande gewesen, durch Poren im Glas zu flüchten. Viele Jahrhunderte später hat Leonardo da Vinci auf die Arbeit von Philo gebaut, indem er bemerkt hat, dass ein Teil von Luft während des Verbrennens und der Atmung verbraucht wird.

Gegen Ende des 17. Jahrhunderts hat Robert Boyle bewiesen, dass Luft für das Verbrennen notwendig ist. Englischer Chemiker John Mayow hat diese Arbeit raffiniert, indem er gezeigt hat, dass Feuer nur einen Teil von Luft verlangt, dass er spiritus nitroaereus oder gerade nitroaereus genannt hat.

In einem Experiment hat er gefunden, dass das Stellen entweder eine Maus oder eine angezündete Kerze in einem geschlossenen Behälter über Wasser das Wasser veranlasst hat, sich zu erheben und ein vierzehntes vom Volumen von Luft vor dem Auslöschen der Themen zu ersetzen.

Davon hat er vermutet, dass nitroaereus sowohl in der Atmung als auch im Verbrennen verbraucht wird.

Mayow hat bemerkt, dass im Gewicht vergrößertes Antimon, wenn geheizt, und abgeleitet hat, dass sich der nitroaereus damit verbunden haben muss. Er hat auch gedacht, dass die Lungen nitroaereus von Luft trennen und es ins Blut passieren, und dass sich Tierhitze und Muskelbewegung aus der Reaktion von nitroaereus mit bestimmten Substanzen im Körper ergeben. Rechnungen dieser und anderen Experimente und Ideen wurden 1668 in seiner Arbeit Duett von Tractatus in der Fläche "De respiratione" veröffentlicht.

Theorie von Phlogiston

Robert Hooke, Ole Borch, Michail Lomonosov und Pierre Bayen der ganze erzeugte Sauerstoff in Experimenten im 17. und das 18. Jahrhundert, aber hat keiner von ihnen es als ein Element anerkannt. Das kann teilweise wegen des Vorherrschens der Philosophie des Verbrennens gewesen sein, und Korrosion hat die phlogiston Theorie genannt, die dann die begünstigte Erklärung jener Prozesse war.

Gegründet 1667 vom deutschen Alchimisten J. J. Becher und modifiziert vom Chemiker Georg Ernst Stahl vor 1731,

Phlogiston-Theorie hat festgestellt, dass alle Zündstoffe aus zwei Teilen gemacht wurden. Ein Teil, genannt phlogiston, wurde abgegeben, als die Substanz, die es enthält, verbrannt wurde, während, wie man dachte, der dephlogisticated Teil seine wahre Form oder calx war.

dachte, wurden hoch Zündstoffe, die wenig Rückstand, wie Holz oder Kohle verlassen, größtenteils phlogiston gemacht; wohingegen nichtbrennbare Substanzen, die wie Eisen korrodieren, sehr wenig enthalten haben. Luft hat keine Rolle in der phlogiston Theorie gespielt, noch irgendwelche anfänglichen quantitativen Experimente wurden durchgeführt, um die Idee zu prüfen; statt dessen hat es auf Beobachtungen dessen basiert, was geschieht, wenn etwas brennt, der allgemeinste Gegenstände scheinen, leichter zu werden und zu scheinen, etwas im Prozess zu verlieren. Die Tatsache, dass eine Substanz wie Holz wirklich gesamtes Gewicht im Brennen gewinnt, wurde durch die Ausgelassenheit der gasartigen Verbrennungsprodukte verborgen. Tatsächlich war einer der ersten Hinweise, dass die phlogiston Theorie falsch war, dass Metalle auch Gewicht im Verrosten gewinnen (als sie phlogiston vermutlich verloren).

Entdeckung

Sauerstoff wurde zuerst vom schwedischen Apotheker Carl Wilhelm Scheele entdeckt. Er hatte Sauerstoff-Benzin erzeugt, indem er mercuric verschiedene und Oxydnitrate ungefähr vor 1772 geheizt hat. Scheele hat die "Gasfeuerluft" genannt, weil es der einzige bekannte Unterstützer des Verbrennens war, und eine Rechnung dieser Entdeckung in einem Manuskript geschrieben hat, hat er Abhandlung auf Luft und Feuer betitelt, das er an seinen Herausgeber 1775 gesandt hat. Jedoch wurde dieses Dokument bis 1777 nicht veröffentlicht.

Inzwischen, am 1. August 1774, hat ein vom britischen Geistlichen Joseph Priestley durchgeführtes Experiment Sonnenlicht auf mercuric Oxyd (HgO) innerhalb einer Glastube eingestellt, die ein Benzin befreit hat, das er "dephlogisticated Luft" genannt hat. Er hat bemerkt, dass Kerzen heller im Benzin gebrannt haben, und dass eine Maus energischer war und länger gelebt hat, während sie es geatmet hat. Nach dem Atmen vom Benzin selbst hat er geschrieben: "Das Gefühl davon zu meinen Lungen war von dieser von allgemeiner Luft nicht vernünftig verschieden, aber ich habe mich eingebildet, dass sich mein Busen eigenartig leicht und leicht für einige Zeit später gefühlt hat." Priestley hat seine Ergebnisse 1775 in einer Zeitung betitelt "Eine Rechnung von Weiteren Entdeckungen in Luft" veröffentlicht, die ins zweite Volumen betitelten Experimente seines Buches und Beobachtungen auf Verschiedenen Arten von Luft eingeschlossen wurde. Weil er seine Ergebnisse zuerst veröffentlicht hat, wird Priestley gewöhnlich in der Entdeckung vordringlich behandelt.

Der bekannte französische Chemiker Antoine Laurent Lavoisier hat später behauptet, die neue Substanz unabhängig entdeckt zu haben. Jedoch hat Priestley Lavoisier im Oktober 1774 besucht und hat ihm über sein Experiment erzählt, und wie er das neue Benzin befreit hat. Scheele hat auch einen Brief an Lavoisier am 30. September 1774 angeschlagen, der seine eigene Entdeckung der vorher unbekannten Substanz beschrieben hat, aber Lavoisier hat nie Empfang davon anerkannt (eine Kopie des Briefs wurde im Besitz von Scheele nach seinem Tod gefunden).

Der Beitrag von Lavoisier

Was Lavoisier wirklich unbestreitbar getan hat (obwohl das zurzeit diskutiert wurde), sollte die ersten entsprechenden quantitativen Experimente auf der Oxydation durchführen und die erste richtige Erklärung dessen geben, wie Verbrennen arbeitet. Er hat diese und ähnlichen Experimente verwendet, alle haben 1774 angefangen, die phlogiston Theorie zu bezweifeln und zu beweisen, dass die Substanz, die von Priestley und Scheele entdeckt ist, ein chemisches Element war.

In einem Experiment hat Lavoisier bemerkt, dass es keine gesamte Zunahme im Gewicht gab, als Dose und Luft in einem geschlossenen Behälter geheizt wurden. Er hat bemerkt, dass Luft darin hingeeilt ist, als er den Behälter geöffnet hat, der angezeigt hat, dass ein Teil von gefangener Luft verbraucht worden war. Er hat auch bemerkt, dass die Dose im Gewicht zugenommen hatte, und dass Zunahme dasselbe als das Gewicht der Luft war, die zurück darin hingeeilt ist. Das und andere Experimente auf dem Verbrennen wurden in seinem Buch Sur la combustion en général dokumentiert, der 1777 veröffentlicht wurde. In dieser Arbeit hat er bewiesen, dass Luft eine Mischung von zwei Benzin ist; 'Lebensluft', die für das Verbrennen und die Atmung und azote notwendig ist (Gk. "leblos"), der auch nicht unterstützt hat. Azote ist später Stickstoff in Englisch geworden, obwohl es den Namen in Französisch und mehreren anderen europäischen Sprachen behalten hat.

Lavoisier hat 'Lebensluft' zu oxygène 1777 von den griechischen Wurzeln (oxys) (Säure, wörtlich "scharf," vom Geschmack von Säuren) und-γενής (-genēs) umbenannt (Erzeuger, wörtlich Erzeuger), weil er irrtümlicherweise geglaubt hat, dass Sauerstoff ein Bestandteil aller Säuren war. Chemiker (namentlich Herr Humphrey Davy 1812) haben schließlich beschlossen, dass sich Lavoisier in dieser Beziehung geirrt hat (es ist tatsächlich Wasserstoff, der die Basis für die saure Chemie bildet), aber bis dahin es war zu spät hatte der Name genommen.

Sauerstoff ist in die englische Sprache trotz der Opposition durch englische Wissenschaftler und die Tatsache eingegangen, dass der Engländer Priestley zuerst das Benzin isoliert und darüber geschrieben hatte. Das ist teilweise wegen eines Gedichtes, das betitelten "Sauerstoff" von Benzin im populären Buch Der Botanische Garten (1791) durch Erasmus Darwin, Großvater von Charles Darwin lobt.

Spätere Geschichte

Die ursprüngliche Atomhypothese von John Dalton hat angenommen, dass alle Elemente monoatomar waren, und dass die Atome in Zusammensetzungen normalerweise die einfachsten Atomverhältnisse in Bezug auf einander haben würden. Zum Beispiel hat Dalton angenommen, dass die Formel von Wasser HO war, die Atommasse von Sauerstoff als 8mal mehr als das von Wasserstoff, statt des modernen Werts von ungefähr 16 gebend. 1805 haben Joseph Louis Gay-Lussac und Alexander von Humboldt gezeigt, dass Wasser zwei Volumina von Wasserstoff und eines Volumens von Sauerstoff gebildet wird; und vor 1811 hatte Amedeo Avogadro die richtige Interpretation der Zusammensetzung von Wasser erreicht, die darauf gestützt ist, was jetzt das Gesetz von Avogadro und die Annahme von diatomic elementaren Molekülen genannt wird.

Bis zum Ende von Wissenschaftlern des 19. Jahrhunderts hat begriffen, dass Luft, und seine Bestandteile isoliert, durch das Zusammendrücken und das Abkühlen davon verflüssigt werden konnte. Mit einer Kaskademethode haben schweizerischer Chemiker und Physiker Raoul Pierre Pictet flüssiges Schwefel-Dioxyd verdampft, um Kohlendioxyd zu verflüssigen, das der Reihe nach verdampft wurde, um Sauerstoff Benzin genug abzukühlen, um es zu verflüssigen. Er hat ein Telegramm am 22. Dezember 1877 an die französische Akademie von Wissenschaften in Paris gesandt, das seine Entdeckung von flüssigem Sauerstoff bekannt gibt. Gerade zwei Tage später hat französischer Physiker Louis Paul Cailletet seine eigene Methode bekannt gegeben, molekularen Sauerstoff zu verflüssigen. Nur einige Fälle der Flüssigkeit wurden in jedem Fall erzeugt, so konnte keine bedeutungsvolle Analyse geführt werden. Sauerstoff war liquified im stabilen Zustand zum ersten Mal am 29. März 1883 durch polnische Wissenschaftler von der Jagiellonian Universität, Zygmunt Wróblewski und Karol Olszewski.

1891 ist schottischer Chemiker James Dewar im Stande gewesen, genug flüssigen Sauerstoff zu erzeugen, um zu studieren. Der erste gewerblich lebensfähige Prozess, um flüssigen Sauerstoff zu erzeugen, wurde 1895 vom deutschen Ingenieur Carl von Linde und britischen Ingenieur William Hampson unabhängig entwickelt. Beide Männer haben die Temperatur von Luft gesenkt, bis es sich verflüssigt hat und dann destilliert das Teilbenzin durch das Kochen von ihnen von einer nach dem anderen und das Gefangennehmen von ihnen. Später, 1901, oxyacetylene Schweißen wurde zum ersten Mal durch das Brennen einer Mischung von Acetylen demonstriert und zusammengepresst. Diese Methode, Metall sich schweißen zu lassen und zu schneiden, ist später üblich geworden.

1923 ist der amerikanische Wissenschaftler Robert H. Goddard die erste Person geworden, um ein Raketentriebwerk zu entwickeln; der Motor hat Benzin für flüssigen und Kraftstoffsauerstoff als das Oxydationsmittel verwendet. Goddard ist erfolgreich eine kleine Flüssigkeitsangetriebene Rakete 56 M an 97 kph am 16. März 1926 im Kastanienbraun, Massachusetts, den USA geflogen.

Industrieproduktion

Zwei Hauptmethoden werden verwendet, um 100 Millionen Tonnen von herausgezogenen aus Luft für den Industriegebrauch jährlich zu erzeugen. Der grösste Teil der üblichen Methodik ist, verflüssigte Luft in seine verschiedenen Bestandteile mit dem Destillieren als ein Dampf unbedeutend zu destillieren, während als eine Flüssigkeit verlassen wird.

Die andere Hauptmethode, Benzin zu erzeugen, schließt Übergang eines Stroms von sauberer, trockener Luft durch ein Bett eines Paares von identischen zeolite molekularen Sieben ein, das den Stickstoff absorbiert und einen Gasstrom liefert, der 90 % bis 93 % ist. Gleichzeitig wird Stickstoff-Benzin vom anderen Stickstoff-durchtränkten zeolite Bett, durch das Reduzieren des Raums Betriebsdruck und unterhaltsamer Teil des Sauerstoff-Benzins vom Produktionsbett bis es in der Rückwartsrichtung des Flusses veröffentlicht. Nach einer Satz-Zykluszeit wird die Operation der zwei Betten ausgewechselt, dadurch eine dauernde Versorgung von gasartigem durch eine Rohrleitung zu pumpendem Sauerstoff berücksichtigend. Das ist als Druck-Schwingen-Adsorption bekannt. Sauerstoff-Benzin wird durch diese nichtkälteerzeugenden Technologien zunehmend erhalten (sieh auch die zusammenhängende Vakuumschwingen-Adsorption).

Sauerstoff-Benzin kann auch durch die Elektrolyse von Wasser in molekularen Sauerstoff und Wasserstoff erzeugt werden. Gleichstrom-Elektrizität muss verwendet werden: Wenn AC verwendet wird, besteht das Benzin in jedem Glied aus Wasserstoff und Sauerstoff im explosiven Verhältnis 2:1. Gegen den populären Glauben 2:1 beweist in der Gleichstrom-Elektrolyse von angesäuertem Wasser beobachtetes Verhältnis nicht, dass die empirische Formel von Wasser HO ist, wenn bestimmte Annahmen über die molekularen Formeln von Wasserstoff und Sauerstoff selbst nicht gemacht werden.

Eine ähnliche Methode ist die electrocatalytic Evolution von Oxyden und oxoacids. Chemische Katalysatoren können ebenso verwendet werden, solcher als in chemischen Sauerstoff-Generatoren oder Sauerstoff-Kerzen, die als ein Teil der Lebensunterstützungsausrüstung auf Unterseebooten verwendet werden, und sind noch ein Teil der Serienausstattung auf kommerziellen Verkehrsflugzeugen im Falle Druckablassen-Notfälle. Eine andere Lufttrennungstechnologie ist mit Zwingen-Luft verbunden, um sich durch keramische Membranen aufzulösen, die auf dem Zirkonium-Dioxyd entweder durch den Hochdruck oder durch einen elektrischen Strom gestützt sind, fast reines Benzin zu erzeugen.

In großen Mengen war der Preis von flüssigem Sauerstoff 2001 etwa $ 0.21/Kg. Da die primären Produktionskosten die Energiekosten sind, die Luft zu verflüssigen, werden sich die Produktionskosten ändern, weil sich Energiekosten ändern.

Aus Gründen der Wirtschaft wird Sauerstoff häufig in großen Mengen als eine Flüssigkeit in besonders isolierten Tankschiffen transportiert, da der ein Liter verflüssigter Sauerstoff zu 840 Litern gasartiger Sauerstoff am atmosphärischen Druck gleichwertig ist und. Solche Tankschiffe werden verwendet, um Hauptteil-Flüssigkeitssauerstoff-Lagerungsbehälter nachzufüllen, die Außenkrankenhäuser und andere Einrichtungen mit einem Bedürfnis nach großen Volumina von reinem Sauerstoff-Benzin ertragen. Flüssiger Sauerstoff wird durch Hitzeex-Wechsler passiert, die die kälteerzeugende Flüssigkeit in Benzin umwandeln, bevor es ins Gebäude eingeht. Sauerstoff wird auch versorgt und in kleineren Zylindern verladen, die das komprimierte Benzin enthalten; eine Form, die in bestimmten tragbaren medizinischen Anwendungen und Oxy-Kraftstoffschweißen und Ausschnitt nützlich ist.

Anwendungen

Medizinisch

Auffassungsvermögen von der Luft ist der wesentliche Zweck der Atmung, so wird Sauerstoff-Ergänzung in der Medizin verwendet. Behandlung vergrößert nicht nur Sauerstoff-Niveaus im Blut des Patienten, aber hat die Nebenwirkung des abnehmenden Widerstands gegen den Blutfluss in vielen Typen von kranken Lungen, Arbeitspensum auf dem Herzen erleichternd. Sauerstoff-Therapie wird verwendet, um Emphysem, Lungenentzündung, einige Herzunordnungen (congestive Herzversagen), einige Unordnungen zu behandeln, die vergrößerten Lungenarterie-Druck und jede Krankheit verursachen, die die Fähigkeit des Körpers verschlechtert, aufzunehmen und gasartigen Sauerstoff zu verwenden.

Behandlungen sind flexibel genug, um in Krankenhäusern, dem Haus des Patienten, oder zunehmend durch tragbare Geräte verwendet zu werden. Sauerstoff-Zelte wurden einmal in der Sauerstoff-Ergänzung allgemein verwendet, aber sind größtenteils durch den Gebrauch von Sauerstoffmasken oder Nasenkanülen seitdem ersetzt worden.

Hyperbarium(hochdruck)-Medizin verwendet spezielle Sauerstoff-Räume, um den teilweisen Druck ungefähr des Patienten und, wenn erforderlich, der medizinische Personal zu vergrößern. Kohlenmonoxid-Vergiftung, Gasgangrän und Dekompressionskrankheit (die 'Kurven') werden manchmal mit diesen Geräten behandelt. Die vergrößerte Konzentration in den Lungen hilft, Kohlenmonoxid von der heme Gruppe des Hämoglobins zu versetzen. Sauerstoff-Benzin ist zu den anaerobic Bakterien giftig, die Gasgangrän verursachen, so hilft die Erhöhung seines teilweisen Drucks, sie zu töten. Dekompressionskrankheit kommt in Tauchern vor, die zu schnell nach einem Tauchen dekomprimieren, auf Luftblasen von trägem Benzin, größtenteils Stickstoff und Helium hinauslaufend, sich in ihrem Blut formend. Die Erhöhung des Drucks dessen ist so bald wie möglich ein Teil der Behandlung.

Sauerstoff wird auch medizinisch für Patienten verwendet, die mechanische Lüftung häufig bei Konzentrationen über den in umgebender Luft gefundenen 21 % verlangen.

Lebensunterstützung und Erholungsgebrauch

Eine bemerkenswerte Anwendung als ein atmendes Unterdruckbenzin ist in modernen Raumanzügen, die den Körper ihres Bewohners mit unter Druck gesetzter Luft umgeben. Diese Geräte verwenden fast reinen Sauerstoff am ungefähr einem dritten normalen Druck, auf ein normales Blut teilweiser Druck dessen hinauslaufend. Dieser Umtausch der höheren Sauerstoff-Konzentration für den niedrigeren Druck ist erforderlich, um flexible Raumanzüge aufrechtzuerhalten.

Sporttaucher und Subseemänner verlassen sich auch auf künstlich gelieferten, aber verwenden meistenteils normalen Druck und/oder Mischungen von Sauerstoff und Luft. Der reine oder fast reine Gebrauch im Tauchen an höher als Meeresspiegel-Druck wird gewöhnlich auf die Wiederverschnaufpause, die Dekompression oder den Notbehandlungsgebrauch an relativ seichten Tiefen (~6-Meter-Tiefe, oder weniger) beschränkt. Tieferes Tauchen verlangt bedeutende Verdünnung mit anderem Benzin, wie Stickstoff oder Helium, um zu helfen, Sauerstoff-Giftigkeit zu verhindern.

Leute, die Berge besteigen oder im unter Druck nichtgesetzten Flugzeug des festen Flügels manchmal fliegen, haben ergänzenden Bedarf. Passagiere, die in (unter Druck gesetzten) kommerziellen Flugzeugen reisen, haben eine Notversorgung automatisch gelieferten ihnen im Falle des Jagdhaus-Druckablassens. Plötzlicher Jagdhaus-Druckverlust aktiviert chemische Sauerstoff-Generatoren über jedem Sitz, Sauerstoffmasken veranlassend, zu fallen. Die Masken anziehend, "um den Fluss von Sauerstoff" weil anzufangen, diktieren Jagdhaus-Sicherheitsinstruktionen, Kraft-Eisenfeilstaub ins chlorsaure Natriumssalz innerhalb der Blechbüchse. Ein unveränderlicher Strom von Sauerstoff-Benzin wird dann durch die exothermic Reaktion erzeugt.

Sauerstoff, als ein angenommener milder euphorischer, hat eine Geschichte des Erholungsgebrauches in Sauerstoff-Bars und in Sportarten. Sauerstoff-Bars sind Errichtungen, die in Japan, Kalifornien, und Las Vegas, Nevada seit dem Ende der 1990er Jahre gefunden sind, die sich höher bieten als normale Aussetzung für eine Gebühr. Berufsathleten, besonders im American Football, gehen auch manchmal Feld zwischen Spielen ab, um Sauerstoffmasken zu tragen, um eine "Zunahme" in der Leistung zu bekommen. Die pharmakologische Wirkung ist zweifelhaft; eine Suggestionsmittel-Wirkung ist eine wahrscheinlichere Erklärung. Verfügbare Studien unterstützen eine Leistungszunahme von bereicherten Mischungen nur, wenn sie während der Aerobic-Übung geatmet werden.

Anderer Erholungsgebrauch, der mit Atmen vom Benzin nicht verbunden ist, schließt pyrotechnische Anwendungen wie das fünf Sekunde Zünden von George Goble von Barbecue-Grills ein.

Industriell

Die Verhüttung von Eisenerz in Stahl verbraucht 55 % gewerblich erzeugten Sauerstoffes. In diesem Prozess, wird durch eine Hochdrucklanze in geschmolzenes Eisen eingespritzt, das Schwefel-Unreinheiten und Überkohlenstoff als die jeweiligen Oxyde entfernt, und. Die Reaktionen sind exothermic, so nimmt die Temperatur zu 1,700 °C zu.

Weitere 25 % gewerblich erzeugten Sauerstoffes werden durch die chemische Industrie verwendet. Äthylen wird reagiert mit, Äthylen-Oxyd zu schaffen, das abwechselnd ins Äthylen-Glykol umgewandelt wird; das primäre Esser-Material hat gepflegt, einen Gastgeber von Produkten, einschließlich des Frostschutzmittels und der Polyester-Polymer (die Vorgänger von vielem Plastik und Stoffen) zu verfertigen.

Die meisten restlichen 20 % gewerblich erzeugten Sauerstoffes werden in medizinischen Anwendungen, Metallausschnitt und Schweißen, als ein Oxydationsmittel im Rakete-Brennstoff, und in der Wasserbehandlung verwendet. Sauerstoff wird in oxyacetylene verwendet, der brennendes Acetylen schweißt mit, eine sehr heiße Flamme zu erzeugen. In diesem Prozess wird bis zu 60 Cm dickes Metall zuerst mit einer kleinen Oxy-Acetylen-Flamme geheizt und dann schnell durch einen großen Strom dessen geschnitten. Größere Raketen verwenden flüssigen Sauerstoff als ihr Oxydationsmittel, das gemischt und mit dem Brennstoff für den Antrieb entzündet wird.

Wissenschaftlich

Paläoklimaforscher messen das Verhältnis von Sauerstoff 18 und Sauerstoff 16 in den Schalen und Skeletten von Seeorganismen, um zu bestimmen, wem das Klima vor Millionen von Jahre ähnlich gewesen ist (sieh Sauerstoff-Isotop-Verhältnis-Zyklus). Meerwasser-Moleküle, die das leichtere Isotop, Sauerstoff 16 enthalten, verdampfen an einer ein bisschen schnelleren Rate als Wassermoleküle, die den um 12 % schwereren Sauerstoff 18 enthalten; diese Verschiedenheit nimmt bei niedrigeren Temperaturen zu. Während Perioden von niedrigeren globalen Temperaturen haben Schnee und Regen davon verdampft Wasser neigt dazu, in Sauerstoff 16 höher zu sein, und das zurückgelassene Meerwasser neigt dazu, in Sauerstoff 18 höher zu sein. Seeorganismen vereinigen dann mehr Sauerstoff 18 in ihre Skelette und Schalen, als sie in einem wärmeren Klima würden. Paläoklimaforscher messen auch direkt dieses Verhältnis in den Wassermolekülen von Eiskernproben, die bis zu mehreren Hunderttausenden von Jahren sind.

Planetarische Geologen haben verschiedenen Überfluss an Sauerstoff-Isotopen in Proben von der Erde, dem Mond, dem Mars und den Meteorsteinen gemessen, aber waren lange unfähig, Bezugswerte für die Isotop-Verhältnisse an der Sonne, geglaubt zu erhalten, dasselbe als diejenigen des primordialen Sonnennebelflecks zu sein. Jedoch ist die Analyse einer Silikonoblate, die zum Sonnenwind im Raum ausgestellt ist, und durch das zertrümmerte Entstehungsraumfahrzeug zurückgekehrt hat gezeigt, dass die Sonne ein höheres Verhältnis von Sauerstoff 16 hat, als die Erde tut. Das Maß deutet an, dass ein unbekannter Prozess Sauerstoff 16 von der Platte der Sonne des protoplanetary Materials vor der Fusion von Staub-Körnern entleert hat, die die Erde gebildet haben.

Sauerstoff präsentiert zwei spektrofotometrische Absorptionsbänder, die an den Wellenlängen 687 und 760 nm kulminieren. Einige entfernte Abfragungswissenschaftler haben vorgehabt, das Maß des Strahlens zu verwenden, das aus Vegetationsbaldachinen in jenen Bändern kommt, um Pflanzengesundheitsstatus von einer Satellitenplattform zu charakterisieren. Diese Annäherung nutzt die Tatsache aus, dass in jenen Bändern es möglich ist, den reflectance der Vegetation von seiner Fluoreszenz zu unterscheiden, die viel schwächer ist. Das Maß ist infolge des niedrigen Verhältnisses des Signals zum Geräusch und der physischen Struktur der Vegetation technisch schwierig; aber es ist als eine mögliche Methode vorgeschlagen worden, den Kohlenstoff-Zyklus von Satelliten auf einer globalen Skala zu kontrollieren.

Zusammensetzungen

Der Oxydationsstaat von Sauerstoff ist 2 in fast allen bekannten Zusammensetzungen von Sauerstoff. Der Oxydationsstaat 1 wird in einigen Zusammensetzungen wie Peroxyde gefunden. Zusammensetzungen, die Sauerstoff in anderen Oxydationsstaaten enthalten, sind sehr ungewöhnlich: 1/2 (Superoxyde), 1/3 (ozonides), 0 (elementar, hypofluorous Säure), +1/2 (dioxygenyl), +1 (dioxygen difluoride), und +2 (Sauerstoff difluoride).

Oxyde und andere anorganische Zusammensetzungen

Wasser ist das Oxyd von Wasserstoff und der vertrautesten Sauerstoffverbindung. Wasserstoffatome sind covalently, der zu Sauerstoff in einem Wassermolekül verpfändet ist, sondern auch haben eine zusätzliche Anziehungskraft (ungefähr 23.3 kJ · mol pro Wasserstoffatom) zu einem angrenzenden Sauerstoff-Atom in einem getrennten Molekül. Diese Wasserstoffobligationen zwischen Wassermolekülen halten sie etwa um 15 % näher als, was in einer einfachen Flüssigkeit mit gerade Kräften von van der Waals erwartet würde.

Wegen seiner Elektronegativität bildet Sauerstoff chemische Obligationen mit fast allen anderen Elementen bei Hochtemperaturen, um entsprechende Oxyde zu geben. Jedoch bilden einige Elemente sogleich Oxyde an Standardbedingungen für die Temperatur und den Druck; das Verrosten von Eisen ist ein Beispiel. Die Oberfläche von Metallen wie Aluminium und Titan wird in Gegenwart von Luft oxidiert und wird gekleidet mit einem dünnen Film von Oxyd, dass passivates das Metall und weitere Korrosion verlangsamt. Einige der Übergang-Metalloxyde werden in der Natur als nichtstochiometrische Zusammensetzungen mit ein bisschen weniger Metall gefunden, als sich die chemische Formel zeigen würde. Zum Beispiel wird natürlicher vorkommender FeO (wüstite) wirklich als geschrieben, wo x gewöhnlich ungefähr 0.05 ist.

Der Sauerstoff als eine Zusammensetzung ist in der Atmosphäre in Spur-Mengen in der Form des Kohlendioxyds da. Der Crustal-Felsen der Erde wird im großen Teil von Oxyden von Silikon (Kieselerde zusammengesetzt, die im Granit und Sand gefunden ist), Aluminium (Aluminiumoxyd, in Bauxit und Korund), Eisen (Eisen (III) Oxyd, in hematite und Rost), und Kalzium-Karbonat (in Kalkstein). Der Rest der Kruste der Erde wird auch aus Sauerstoffverbindungen, im besonderen verschiedenen komplizierten Silikat (in Silikat-Mineralen) gemacht. Der Mantel der Erde, der viel größeren Masse als die Kruste, wird aus dem Silikat von Magnesium und Eisen größtenteils zusammengesetzt.

Das wasserlösliche Silikat in der Form dessen, und wird als Reinigungsmittel und Bindemittel verwendet.

Sauerstoff handelt auch als ein ligand für Übergang-Metalle, Metall - Obligationen mit dem Iridium-Atom im Komplex von Vaska, mit dem Platin in, und mit dem Eisenzentrum der heme Gruppe des Hämoglobins bildend.

Organische Zusammensetzungen und biomolecules

|alt=A-Ball-Struktur eines Moleküls. Sein Rückgrat ist eine zickzackförmige Kette von drei Kohlenstoff-Atomen, die im Zentrum mit einem Sauerstoff-Atom und auf dem Ende zu 6 hydrogens verbunden sind.]]

Unter den wichtigsten Klassen von organischen Zusammensetzungen, die Sauerstoff enthalten, sind (wo "R" eine organische Gruppe ist): alcohols (R-OH); Äther (R-O-R); ketones (R-CO-R); Aldehyde (R-CO-H); Carboxylic-Säuren (R-COOH); esters (R-COO-R); saure Anhydride (R CO O CO R); und amides . Es gibt viele wichtige organische Lösungsmittel, die Sauerstoff enthalten, einschließlich: Azeton, Methanol, Vinylalkohol, isopropanol, furan, THF, diethyl Äther, dioxane, Ethylacetat, DMF, DMSO, essigsaure Säure und Ameisensäure. Azeton und Phenol wird als Esser-Materialien in der Synthese von vielen verschiedenen Substanzen verwendet. Andere wichtige organische Zusammensetzungen, die Sauerstoff enthalten, sind: Glyzerin, formaldehyde, glutaraldehyde, Zitronensäure, essigsaures Anhydrid und acetamide. Epoxides sind Äther, in dem das Sauerstoff-Atom ein Teil eines Rings von drei Atomen ist.

Sauerstoff reagiert spontan mit vielen organischen Zusammensetzungen daran, oder unter der Raumtemperatur in einem Prozess hat autoxidation genannt. Die meisten organischen Zusammensetzungen, die Sauerstoff enthalten, werden durch die direkte Handlung dessen nicht gemacht. Organische Zusammensetzungen, die in der Industrie und dem Handel wichtig sind, die durch die direkte Oxydation eines Vorgängers gemacht werden, schließen Äthylen-Oxyd und peracetic Säure ein.

Das Element wird in fast allen biomolecules gefunden, die für (oder erzeugt durch) Leben wichtig sind. Nur einige allgemeiner Komplex biomolecules, wie squalene und die Karotine, enthalten keinen Sauerstoff. Der organischen Zusammensetzungen mit der biologischen Relevanz enthalten Kohlenhydrate das größte Verhältnis durch die Masse von Sauerstoff. Alle Fette, Fettsäuren, Aminosäuren und Proteine enthalten Sauerstoff (wegen der Anwesenheit von carbonyl Gruppen in diesen Säuren und ihren ester Rückständen). Sauerstoff kommt auch in Phosphat Gruppen in den biologisch wichtigen energietragenden Molekülen ATP und ADP, im Rückgrat und dem purines (außer dem Adenin) und pyrimidines der RNS und DNA, und in Knochen als Kalzium-Phosphat und hydroxylapatite vor.

Sicherheit und Vorsichtsmaßnahmen

Giftigkeit

Sauerstoff-Benzin kann am teilweisen Hochdruck toxisch sein, zu Konvulsionen und anderen Gesundheitsproblemen führend. Sauerstoff-Giftigkeit beginnt gewöhnlich, am teilweisen Druck mehr als 50 kilopascals (kPa), oder 2.5mal der normale Meeresspiegel teilweiser Druck von ungefähr 21 kPa (gleich ungefähr 50 % Sauerstoff-Zusammensetzung am Standarddruck) vorzukommen. Das ist nicht ein Problem abgesehen von Patienten auf mechanischen Ventilatoren, da Benzin, das durch Sauerstoffmasken in medizinischen Anwendungen geliefert ist, normalerweise aus nur 30 %-50 % durch das Volumen (ungefähr 30 kPa am Standarddruck) zusammengesetzt wird. (obwohl diese Zahl auch der breiten Schwankung, abhängig vom Typ der Maske unterworfen ist).

Auf einmal wurden Frühbabys in Brutkasten gelegt, die - reiche Luft enthalten, aber diese Praxis wurde unterbrochen, nachdem einige Babys dadurch geblendet wurden.

Das Atmen rein in Raumanwendungen, solcher als in einigen modernen Raumanzügen, oder im frühen Raumfahrzeug wie Apollo, verursacht keinen Schaden wegen des niedrigen verwendeten Gesamtdrucks. Im Fall von Raumanzügen ist der teilweise Druck im Atmen-Benzin, im Allgemeinen, ungefähr 30 kPa (1.4mal normal), und der resultierende teilweise Druck im arteriellen Blut des Astronauten ist nur geringfügig mehr als normaler Meeresspiegel teilweiser Druck (für weitere Informationen darüber, sieh Raumanzug und arterielles Blutbenzin).

Die Sauerstoff-Giftigkeit zu den Lungen und dem Zentralnervensystem kann auch im tiefen Scubatauchen vorkommen, und Oberfläche hat Tauchen geliefert. Das anhaltende Atmen einer Luftmischung mit einem teilweisen Druck mehr als 60 kPa kann schließlich zu dauerhaftem Lungenfibrosis führen. Aussetzung von teilweiser Druck, der größer ist als 160 kPa (ungefähr 1.6 atm), kann zu Konvulsionen (normalerweise tödlich für Taucher) führen. Akute Sauerstoff-Giftigkeit (das Verursachen von Beschlagnahmen, seiner am meisten gefürchteten Wirkung für Taucher) kann durch das Atmen einer Luftmischung mit 21 % an 66 M oder mehr von der Tiefe vorkommen; dasselbe Ding kann durch das Atmen von 100 % an nur 6 M vorkommen.

Verbrennen und andere Gefahren

Hoch konzentrierte Quellen von Sauerstoff fördern schnelles Verbrennen. Feuer und Explosionsgefahren, bestehen wenn konzentriert, oxidants, und Brennstoffe werden in die nächste Nähe gebracht; jedoch ist ein Zünden-Ereignis, wie Hitze oder ein Funken, erforderlich, um Verbrennen auszulösen. Sauerstoff selbst ist nicht der Brennstoff, aber der oxidant. Verbrennen-Gefahren gelten auch für Zusammensetzungen von Sauerstoff mit einem hohen oxidative Potenzial, wie Peroxyde, chlorsaure Salze, Nitrate, perchlorates, und dichromates, weil sie Sauerstoff einem Feuer schenken können.

Konzentriert wird Verbrennen erlauben, schnell und energisch weiterzugehen. Stahlpfeifen und Lagerungsbehälter, die verwendet sind, um sowohl gasartigen als auch flüssigen Sauerstoff zu versorgen und zu übersenden, werden als ein Brennstoff handeln; und deshalb verlangen das Design und die Fertigung von Systemen spezielle Ausbildung sicherzustellen, dass Zünden-Quellen minimiert werden. Das Feuer, das den Apollo 1 Mannschaft in einer Abschussrampe-Testausbreitung so schnell getötet hat, weil die Kapsel mit dem reinen, aber an ein bisschen mehr unter Druck gesetzt wurde als atmosphärischer Druck statt des normalen Drucks, der in einer Mission verwendet würde.

Flüssige Sauerstoff-Stürze, wenn erlaubt, sich in die organische Sache, wie Holz, petrochemicals, und Asphalt voll zu saugen, können diese Materialien veranlassen, unvorhersehbar auf dem nachfolgenden mechanischen Einfluss zu explodieren. Als mit anderen kälteerzeugenden Flüssigkeiten auf dem Kontakt mit dem menschlichen Körper kann es Erfrierungen zur Haut und den Augen verursachen.

Siehe auch

• Hypoxie, die für die Erschöpfung in der Wasserökologie (Umwelt-)

• Hypoxie (medizinisch), ein Mangel an Sauerstoff
• Das Begrenzen der Sauerstoff-Konzentration
• Nebulium, ein vorgeschlagener 1864 Element, das sich gezeigt hat, um doppelt ionisierter Sauerstoff zu sein
• Optode für eine Methode, Konzentration in der Lösung zu messen
• Sauerstoff-Werk
• Sauerstoff-Sensor
• Winkler prüfen für aufgelösten Sauerstoff

Zeichen und Zitate

Weiterführende Literatur

Links

• Das Oxidieren von Agenten> Sauerstoff
• Sauerstoff (O) Eigenschaften, Gebrauch, Anwendungen
• Artikel von Roald Hoffmann über "Die Geschichte von O"
• WebElements.com - Sauerstoff
• Chemie in seinem Element podcast (MP3) von der Königlichen Gesellschaft der Chemie-Welt der Chemie: Sauerstoff
• Scripps Institut: Atmosphärischer Sauerstoff ist seit 20 Jahren gefallen